Como funcionam os Catalisadores

Conhecido como catalisador ou conversor catalítico, ele é responsável por transformar hidrocarbonetos (popularmente, gasolina não queimada), monóxido de carbono (formado pela combustão da gasolina) e óxidos de nitrogênio (que surge quando o calor do motor une o nitrogênio ao oxigênio) essas três substâncias que são prejudiciais ao escapamento do carro em substâncias inofensivas ao seu veículo. Sendo assim, o catalisador é essencial a saúde do automóvel.

Para compreender o perigo de tais substâncias, podemos resumir o monóxido de carbono como ofensivo a nossa respiração, enquando os óxidos de nitrogênio são responsáveis por criar uma névoa fotoquímica, assim como as chuvas ácidas e por último, os hidrocarbonetos que também contribuem para criar a mesma névoa.

Os catalisadores estão presentes nos carros americanos desde a década de 70, mas chegaram ao Brasil somente a pós 1992, com mais de 20 anos de atraso. Em 1997, os catalisadores se tornaram obrigatórios para todos os veículos produzidos em solo nacional e somente os motores que tem por si só a capacidade de queimar todos os gases, retirando assim os resíduos poluidores, puderam escapar dos catalisadores.

Da mesma forma que ajudou na preservação do meio ambiente e na saúde do próprio homem, os catalisadores também disseminaram o uso da gasolina sem chumbo, pois a mesma contaminava o agente catalisador, entupindo seu sistema e por fim o tornando inutilizável.

O mais curioso é que esse sistema, ao contrário do que muita gente pensa, tem sido utilizado pelo homem a mais de 2 mil anos. Os primeiros usos comprovados foram na produção do vinho, queijo e pão. O grande passo foi em 1835 quando Berzelius descobriu o que chamamos hoje de força catalítica. A partir de suas análises, ele passou a reunir diversas observações de antigos químicos, as quais apontavam que pequenas quantidades de uma origem externa poderiam afetar grandemente o curso de reações químicas.

Adiante, o pesquisador Oswald provou que os catalisadores eram subestâncias que tinham o poder de acelerar a velocidade das reações químicas, com a grande vantagem de fazer isso que elas fossem consumidas. Essa descoberta agitou as pesquisas da área a partir de 1894.

Podemos concluir sobre os catalisadores, que em mais de 150 anos desde o trabalho de Berzelius, eles vem desempenhando um importante papel econômico no mercado mundial. Em 1996, os Estados Unidos vendeu em torno de U$S 1 bilhão em catalisadores, os quais muitos foram destinados para o refino de petróleo e a fabricação de produtos químicos.

Como funcionam os catalisadores dos automóveis?

Ao passarem pelo catalisador, os três gases prejudiciais são filtrados por um conversor composto pelas substâncias químicas: paládio e molibdênio. Tais substâncias reagem com os três gases, convertendo-os em vapor de água e em outros gases não tóxicos (gás carbônico (CO2) e o nitrogênio (N2), por exemplo). O núcleo tipo colméia ou em cerâmica porosa são as principais estruturas conhecidas do mercado para os catalisadores, sendo que a primeira é a mais popular dentro todas.

Já para veículos com motor a álcool, gnv e/ou gasolina(de ciclo Otto), existem dois tipos de catalisadores: Catalisadores de oxidação e Catalisadores de redução. Enquanto nos de oxidação, os famosos metais paládio e platina são convertidos em hidrocarbonetos da gasolina que não queimou, enquanto o monóxido de carbono se transforma em dióxido de carbono e água, nos de redução o processo é bem parecido, mas o óxido de nitrogênio é convertido em nitrogênio e oxigênio. Em ambos, é utilizado uma pequena quantidade de gases para desenvolver todo o processo.

Os catalisadores desde a sua criação teve o propósito de operar juntamente ao sistema de alimentação de combustível dos carros. Eles conseguem a incrível capacidade de transformar quase todos os gases nocivos a saúde humana ou que poluem o meio ambiente em gases inofensivos. Foi devido ao seu grande recorde que a obrigatoriedade dos mesmos nos veículos se tornou evidente nos últimos anos em quase todos os países.

Por esse motivo é importante ficar atento ao combustível que abastece seu carro, pois se for de qualidade, o catalisador poderá ter o mesmo tempo de vida útil do próprio carro e dificilmente apresentará problemas de entupimentos parciais ou totais durante toda sua vida. E só uma forma de identificar e analisar o problema, remolvendo a peça é observando o funcionamento do sistema sem a mesma.

No entanto, com algumas dicas é possível identificar alguns sintomas. Se o carro não anda o que deveria quando se pisa no acelerador; há aumento de consumo de combustível; ou aumento da rotação do motor quando em marcha lenta; podem ser indícios de problemas.

Sistema de controle dos catalisadores

Atualmente, grande parte dos automóveis já vem com catalisadores de três vias inclusos. As três vias são uma referência as três substâncias que eles conseguem reduzir - monóxido de carbono, VOCs e moléculas de NOx.

Há ainda a etapa em que o sistema de controle é responsável pela monitoração do fluxo de descarga, utilizando tais dados para o controle do sistema de injeção da gasolina. Já o sensor de oxigênio que é instalado ao lado do motor avisa ao sistema computadorizado sobre a existência e quantidade de gases de oxigênio que estão presentes nos gases do escapamento.

Dessa forma, o sistema computadorizado aumenta ou diminui a quantidade de oxigênio por meio de um ajuste na quantidade de do ar e do combustível. Tal desenho do controle de substâncias avisa ao computador que o motor está funcionamento perfeitamente, no que diz respeito ao ponto estequiométrico (mistura perfeita" de um combustível e o ar) e também é responsável pela certificação da existência ideal de oxigênio para permitir que o catalisador de oxidação queime o restante dos hidrocarbonetos e Monóxido de Carbono (CO).

Tempo de vida do catalisador

Se o carro receber uma manutenção adequada e só serem utilizados combustíveis de qualidade, normalmente, o sistema dura até ao fim da vida do próprio automóvel, indo com ele para a sucata.

Apesar disso, alguns descuidos com a ignição do carro ou a utilização de combustíveis de fraca qualidade provocam o entupimento do catalisador. Então é aconselhável substituir o catalisador por um novo. Somente desta forma conseguirá retirar do seu carro um rendimento melhor e evitar que ele emita gases poluentes e tóxicos para a atmosfera.

Os motoristas devem ficar atentos aos catalisadores de péssima qualidade ou que apresentem defeitos no sistema, pois eles são muitas vezes os responsáveis pela desregulagem da injeção eletrônica do automóvel. Além disso, eles podem ainda interferir na contrapressão do sistema de escapamento, no aumento do consumo de gasolina ou fazer com o que o motor tenha um rendimento consideravelmente baixo.

Conversor catalítico

O termo conversor catalítico menciona de forma geral um reator metálico instalado no sistema de escapamento. Tal reator metálico ( aço inoxidável) possui o catalisador que conhecemos, o qual pode ser formado por cerâmica ou metal (monólito) junto a elementos químicos que estejam ativos.

Essa colméia é constituída por células bem pequenas, na qual passam os gases poluentes. Elas funcionam como canais e recebem uma camada de óxidos de metais durante toda a sua extensão. E acreditem: elas podem ter o tamanho de vários campos de futebol juntos. Inacreditável! Já do lado de fora, o monólito recebe uma manta amortecedora que tem como intenção privá-lo de batidas e choques.

Quais são as principais qualidades e defeitos de um catalisador?

A principal qualidade do sistema é sua eficiência no combate à poluição. Mas podemos citar ainda seus benefícios para a manutenção mais simples do motor, para os arranques, a facilidade da condução do veículo e para a redução significativa dos riscos de avaria.

Não há muitos defeitos, mas os principais certamente serão o custo para se ter e manter o sistema, considerando que haverá o aumento do combustível utilizado.

Quanto custa?

O catalisador correspondente a aumento de cerca de 20% no valor final de um veículo. O preço varia muito, pois ele depende dos metais e do nível de estrutura do sistema que se deseja.

Já o aumento do combustível é calculado em até 10% para alguns casos. O que se justifica ao fato dos motores com catalisadores terem dificuldades de respiração.

Mas um dos grandes benefícios na redução do preço é a gasolina sem chumbo ser mais barata e também a manutenção do motor. Fora isso, um sistema de escape com catalisador dura muito mais e balanceia o acréscimo que o motorista pagou no início. Ou seja, ao longo do tempo ele compensa.

Dicas interessantes

Não é possível limpar o catalisador do seu carro totalmente e mesmo depois de uma boa limpeza ele nunca funcionará em perfeitas condições, então, para o bem do seu automóvel, nem precisa perder tempo com as inúmeras receitas milagrosas da internet. Como foi falado anteriormente, o melhor a fazer é substituí-lo, mas se estiver com pouca grana, você pode vender o seu catalisador usado para uma sucata. Com o dinheiro que vai ganhar nele, poderá investir em um novo.

Para pré-aquecer o catalisador, a forma recomendada é usando aquecedores a resistência elétrica. No entanto, se o sistema do seu carro é de 12 volts, esqueça essa alternativa, pois ele provavelmente não conseguirá fornercer energia em quantidades suficientes para que o aquecimento aconteça de forma rápida.

Sem contar que a maioria das pessoas não aguardaria vários minutos para aquecer o catalisador antes de ligar o carro. Carros híbridos com baterias de alta voltagem podem prover energia para aquecer o catalisador rapidamente.

Outras dicas também são importantes, como: não estacione o veículo em lugares que contenham a grama alta ou a vegetação já muito seca se você não quiser causar um incêndio. Lembre-se também de manter as velas, bobinas e cabos de vela sempre em perfeito estado, impedindo desta maneira que o combustível que não queimou contamine o catalisador.

Identificar o catalisador no carro

É fácil identificar onde o equipamento está localizado em seu automóvel. Com uma olhada mais detalhada entre o motor e o silenciador, na parte que fica geralmente abaixo do banco do passageiro, é possível visualizá-lo.

Poluentes produzidos pelo motor de um carro

A fim de conquistar um ambiente mais sustentável e diminuir as emissões de gases poluentes, os motores dos carros modernos controlam cuidadosamente a quantidade de combustível que queimam. Eles procuram manter a mistura ar-combustível próximos do volume ideal de ar para que ocorra a combustão.

Na teoria, todo o combustível será queimado usando todo o oxigênio no ar. Para a gasolina, a proporção estequiométrica é de 14,7: 1, ou seja, para cada grama de gasolina serão queimadas 14,7 gramas de ar.

Na realidade a proporção ideal é modificada durante o funcionamento do carro. Em algumas situações, a mistura de combustível pode ser pobre - proporção de ar para combustível acima de 14,7 - e em outros momentos, pode ser rica -proporção abaixo de 14,7 . Para o álcool, o ponto estequiométrico é 9:1.

Formas de reduzir a poluição

O catalisador faz um bom trabalho na redução da poluição, embora seu sistema ainda precisa ser melhorado. Uma dos seus grandes problemas é a possibilidade de só funcionar em uma temperatura alta. No momento em que, ainda frio, você liga o carro, o catalisador faz pouca coisa para reduzir a poluição pelo escapamento do seu carro.

Uma saída simples para resolver essa problemática, é colocar o catalisador perto ao motor do seu carro. Assim você consegue fazer com que os gases mais quentes cheguem ao catalisador mais rápido, e automaticamente encurtando o tempo para o seu aquecimento. Mas fique atento, pois isso pode reduzir a vida do catalisador, uma vez que ficará mais exposto a temperaturas extremamente altas.

Para manter a temperatura em níveis que não afetem o catalisador, muitas montadoras o posicionam distante do motor, debaixo do banco do passageiro dianteiro. Atualmente, você já compra o automóvel com o catalisador instalado após o coletor de escapamento, o que facilita muito a vida dos motoristas.

Substâncias emitidas por um motor de um carro

• gás nitrogênio (N2) - o ar possui 78% de gás nitrogênio e quase todo essa substância passa pelo motor;
• dióxido de carbono (CO2) - um dos produtos utilizados na combustão. O carbono do combustível junta ao oxigênio do ar;
• vapor de água (H2O) - é outro produto da combustão. O hidrogênio do combustível também se junta com o oxigênio do ar, da mesma forma como CO2 faz.

Essas descargas são, em sua maioria, benignas, mas como o processo de combustão não é perfeito, também são produzidas substâncias prejudiciais, tais como:

• monóxido de carbono (CO) - gás venenoso, incolor e sem cheiro;
• hidrocarbonetos ou compostos orgânicos voláteis (VOCs) – são produzidos pelo combustível que não queimou. Basicamente o que acontece é que a luz do sol quebra os hidrocarbonetos para formar oxidantes. Estes reagem com óxidos de nitrogênio, para transformá-los em ozônio (O3), de baixa altitude, a qual é a substância que forma a névoa e polui o ar;
• óxidos de nitrogênio (NO e NO2, quando juntos, são chamados de NOx) – contribuem também para a famosa névoa fotoquímica e para a chuva ácida. Para os seres humanos, elas são conhecidas por irritar as mucosas.

Os catalisadores foram sem dúvidas uma grande invenção da modernidade para não somente a saúde humana, mas para a preservação do meio ambiente. É importante sempre fazer uma revisão de rotina e averiguar como o sistema catalítico tem trabalho, a fim de evitar futuras dores de cabeças.